能够兼顾显示和成本的创新LED省电方案介绍
近年来因能源短缺，节能议题日趋受到重视，目前的照明设备为达到低功率消耗、寿命长、无污染、启动时间短等需求，已经大量採用高亮度的发光二极体（led）取代传统的照明光源。led驱动器则提供恆定电流控制，使得led维持稳定的发光亮度与饱和的色彩频谱，为了符合工业与节能标準的显示萤幕系统设计，led驱动器必须具备自动省电特性。
降低led驱动器 功耗损失为当务之急
led于讯息萤幕、交通号誌及部分影像萤幕应用上，只有部分时间和区域会被驱动器点亮（图1），汽车测速或限速显示装置的黑色区域是led熄灭部分；红色及白色则为led被点亮部分。若是在led熄灭的区域，led驱动器还维持在正常运作，只是在不点亮led的状态下，长时间下来，整面萤幕的功率消耗将会提高，且驱动器寿命减短，无法达到省电的效果。为了达到省电功能，当车辆经过特定路段，led测速装置会自动点亮并告知驾驶员车速，经过一段时间，若无车子通过，测速装置会自动熄灭，led不会消耗电流，驱动器即自动进入睡眠模式，如具有省电模式的led驱动器，在进入睡眠模式后，仅消耗0.1毫瓦以下的功率，可使整面萤幕的平均消耗功率大为降低。而降低驱动器的散热功率也能提升整体的电源效率，方法包括降低电源电流（idd）、电源电压（vdd）、led电压（vled）及输出端耐受电压（vds）等。透过下列公式运算可得知驱动器的散热功率：
图1 汽车测速或限速显示装置
psd＝pdn+pdm psd：系统上全部驱动器的散热功率 pdn：系统上正在运作的驱动器散热功率 其中，pdn=（idd×vdd）+iout×duty×vdsx16）×n，而n为正在运作的驱动器总数量；pdm：系统上没有运作的驱动器散热功率，其中，pdm＝idd×vdd×m，而m为没有运作的驱动器总数量。
此外，可透过下列运算式得知驱动器功率损失： pdrvloss＝palldrv - pusedrv pdrvloss：未使用到的驱动器功率损失 palldrv：所有驱动器的功率消耗 pusedrv：正在点亮的驱动器功率消耗 然而，下列数种方法可达到降低功率损失的效果，但相对须付出成本或影响整面萤幕的显示品质。其中，产业界已开发出两种方式：强制性休眠模式（sleep mode）及零节能省电模式（0-power mode）的led驱动器，可达到上述省电的需求，且不会有其他负面影响。
传统led驱动器 省电方式有诸多缺陷
传统led驱动器省电方式包括低操作电压和r-ext接脚浮接，其运作塬理如下：
?低操作电压
将整面萤幕上的驱动器操作在允许的最低额定电压以下，如3伏特，透过关係式p＝i×v可知，当供应电压降低，功率消耗亦跟着降低，以达到省电目的。但此方法受到应用条件的限制，当vdd与vled共用时，若使用蓝光或绿光led，就需要比较高的电压（图2）。
图2 当vdd与vled共用时的省电方式
?r-ext接脚浮接
r-ext脚位浮接后（图3），将关闭驱动器内部的电流调整器，大约会有50%的省电效果，然而，此方式也会增加系统设计成本和复杂度，且某些ic浮接后可能出现异常。
图3 当r-ext接脚浮接时的省电方式
崭新led驱动器兼具省电/低成本/稳定/简化设计优势
现阶段的led驱动器省电方案包含高亮度led使用、强制性休眠模式及0-power模式，其运作原理如下：
?高亮度led的使用
高亮度led的效率高于传统型led数倍，在相同亮度表现下，驱动器提供较小的恆定电流给高亮度led，所以驱动器的额定最大输出电流降低，额定消耗电流也跟着降低。
?强制性休眠模式
透过外部命令使驱动器进入休眠状态或回復到正常状态，驱动器在休眠状态时，仅维持数位电路运作，大部分类比电路关闭，驱动器约有0.1毫瓦以下的功率消耗，达到99%的省电效率。
驱动器进入休眠模式时，驱动器绝大部分的类比电路与少部分的数位电路进入省电模式，消耗电流降低到塬来的1%，为了系统应用上的弹性，驱动器仍保留串列输入与输出的传输介面。
以现今厂商所开发的led驱动器来看，若驱动器处于休眠状态，对于其他命令的输入，驱动器不会有所回应，如强制错误侦测命令、过热旗帜命令、设定暂存器命令、0-power模式命令及类比输出暂存器栓锁命令，所以当有下一组讯号输入（ic输入端--clk、sdi、le、oe）时，时鐘讯号会将移位暂存器的资料依序在串列输出端推出。换言之，当控制讯号是分别控制不同驱动器的时候，即可以控制部分的驱动器进入休眠模式，而另一部分的驱动器仍可正常维持运作。而当下达le+（7×clk）的命令时，驱动器即能回到正常启动状态，并将类比输出暂存器（output latch）清除。驱动器会在le的负缘触发后经过数毫秒才稳定，控制器方可送讯号进驱动器来驱动led。
?零节能省电模式
当整面萤幕启动电源后，驱动器可透过设定状态暂存器进入0-power模式。若输出端暂存器在资料栓锁后皆为低电位时（图4），代表驱动器不驱动任何的led负载，将自动进入休眠状态，且类比电路关闭，与强制性休眠命令同样有99%的省电效率。数位电路只接受叫醒命令与设定暂存器命令，并保留串列输入和输出的介面，对其他命令不会有所回应。若要回到正常模式，只要写入任一个以上的高电位资料至输出端暂存器（图5），资料栓锁后，驱动器将自动回到正常模式，并会在资料栓锁触发后经过数毫秒才稳定，控制器才可送讯号进驱动器来驱动led。
当驱动器中所有资料栓锁为0，驱动器会自动进入0-power模式，只有类比电路被关闭。
图4 进入0-power模式
当驱动器中的资料栓锁其中有一笔资料不为0，驱动器就会自动离开0-power模式，并打开类比电路。
图5 离开0-power模式
强制性休眠模式与0-power模式在讯息萤幕、交通号誌萤幕的应用可达到高效率省电效果（表1），易于系统设计且可靠度佳，并不会增加成本，并符合省电的工业标準，可帮助迅速客户导入节能的规范。
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